聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势
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摘 要：减水剂是提高混凝土性能必不可缺的组成成分，为改善混凝土的强度，和易性和耐久性，进而提高其技术经济效益，本文在分析聚羧酸系减水剂的分子结构及性能特点基础上，介绍了国内外减水剂的发展历程和研究现状，并对其今后的发展方向进行了展望。
关键词：聚羧酸系减水剂;性能特点;现状;发展趋势
近年来，随着现代建筑技术设计及施工的需求，减水剂的研发和应用得到了快速发展。减水剂是提高混凝土性能必不可缺的组成成分，其本质是一种表面活性材料，本身并不与水泥发生化学反应生成新的水化产物，只是起表面的物理化学作用。聚羧酸系减水剂是目前国内外科研人员研究出性价比最高的高性能减水剂，同时也将是国内外研究的热点，重点课题。
一、聚羧酸系减水剂的分子结构和性能特点
1.聚羧酸系减水剂的分子结构
聚羧酸系减水剂的分子结构包括憎水性的主链和亲水性的侧链。聚羧酸系减水剂的主链和侧链上均附着大量的活性基团，与水泥进行混合搅拌时，主链上的活性基团在吸附的作用下包裹着水泥颗粒，外侧的侧链处于液体环境中，且在静电斥力的作用下呈现出离散型结构，因其形状像梳子，故称为梳型结构。其主要是通过改变主链上的功能性侧基来改变聚羧酸系减水剂的性能，进而改变其对混凝土的作用效果。
2.聚羧酸系减水剂性能特点
（1）用量少（掺量一般占水泥用量的0.2%～0.4%），减水率可高达45%以上;
（2）水胶比一般小于0.38，能显著提高混凝土的和易性、强度和耐久性;
（3）与水泥、矿物掺合料以及其它外加剂有较好的溶合性;
（4）分子结构灵活可变，羧酸类分子聚合物种类繁多，高性能减水剂潜力大;
（5）显著降低水泥的水化热，控制水泥的早期水化，适用于大体积混凝土;
（6）引气性能较好，对于混凝土的凝结和硬化的影响微乎其微;
（7）可用于配制各类高性能混凝土，工程原材料成本大幅度降低;
（8）对环境的污染程度低，为新型绿色环保外加剂。
二、国内外减水剂的发展现状
1.国内减水剂的发展现状。国内减水剂的发展历史可以追溯到七十年前，当时以木质素系减水剂为代表的普通减水剂占据国内主要的市场份额。1974年，国内出现以萘系减水剂为代表的新型高效减水剂，因其相比于木质素减水剂减水率高及在混凝土的强度及耐久性、抗腐蚀性、流动性方面提升程度大等特点迅速成为科研人员研发的重点。进入到21世纪，国家大力提倡绿色环保化，萘系减水剂因环保问题，国内市场出现萎靡之势。此消彼长，随着国内混凝土工程大型化、工程环境复杂化和应用领域的扩大化，聚羧酸系减水剂开始迅速发展起来，其国内市场占有率从2007年的14.6%增长到2015年的72.9%，应用范围也从国家重点建设工程领域逐渐外扩到城市建筑、住宅建筑等一般的民用建筑。
2.国外减水剂的发展现状。早在1930年左右，美国就已开始通过采用亚硫酸盐纸浆废液来改善混凝土的性能，1937年研究木质素磺酸盐减水剂获得了专利，于是就出现了以木质素减水剂为代表的第一类减水剂，其加入0.25%的掺量减水率可达到6%-12%，且28d混凝土强度能够达到一般混凝土强度的115%左右。但这类减水剂的保坍性一般，且与其它混凝土外加剂没有很好的相容性，还会将大量空气带入混凝土中降低混凝土的性能，无法满足混凝土工程日益发展的需求，逐渐被人们所淘汰。1995年左右，日本率先研究出了聚羧酸系減水剂，减水率能够达到25%-45%，混凝土强度可提升至200%，接着便积极投入市场应用，截止到2011年，日本国内对于聚羧酸系减水剂的利用率几乎达到了全覆盖，欧洲国家相对较为逊色，但其国内市场占有率仍达到了50%左右。
总体而言，国内聚羧酸系减水剂的市场占有率想要追赶上国际上减水剂研究发展大国仍然需要加紧脚步。近年来，我国对于混凝土减水剂的绿色环保化愈加严格，且政府基建工程投资力度不断加大，因此，国内减水剂的发展仍具有巨大的待发掘潜能，未来可期。
三、聚羧酸系减水剂的发展方向
1.高性能化。由于现代建筑行业及混凝土工程的需求，对混凝土提出了更加严格的要求，例如：具有更高的流动性、更高程度的与其它外加剂的相容性、更高程度的环保性等。而高性能混凝土主要依赖于高性能的外加剂，因此就需要对高性能减水剂的研究技术进行进一步提升，使其更加优化和经济，进而使混凝土性能得到改善。
2.功能复合型化。复合型化的减水剂是指减水剂在提高混凝土的各项指标方面均具有能力，并且在提高混凝土的某一项具体指标上具有更强的性能，既可以发挥出减水剂的优点，还可以提高混凝土的各项性能指标，增加减水剂的选择范围。综合社会发展情况来讲，整个建筑工程行业对复合型化的减水剂具有极大的需求。
3.低成本化。为了提高现代建筑行业对于聚羧酸系高性能减水剂的利用率，降低成本不失为一种行之有效的方法，或者实现固废资源的再利用，从根本上降低成本，节约资源，提高减水剂的经济效益。
四、结语
高性能混凝土主要依赖于高性能的外加剂，随着现代化建筑行业的发展，混凝土工程对于混凝土已经不局限于高性能，逐渐转向复合环保型，因此就需要对高性能的聚羧酸系减水剂进行进一步研究和升级，使其性能更加优化，为工程建设带来更大的经济、社会和环境效益。
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作者简介：姚琳（1991-）女，吉林人，硕士，吉林市政府投资建设项目管理中心助理工程师。
宋兵（1991-）男，吉林人，硕士，吉林化工学院助教，主要从事工程管理方面研究。
王琼琼（1996-）女，河南人，吉林化工学院工程管理专业2016级本科生。
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